(57)【要約】【課題】排水等に含まれる有害物質の除去効果に優れ、処理方法が容易で低コストで汚染土壌等を処理することができる浄化材とその浄化システムを提供する。【手段】母材粒子の表面が有害物質を吸着する吸着材によって被覆されており、好ましくは、母材粒子が合成樹脂粒子からなる排水中に分散可能な浄化材であり、土壌浄化装置は該浄化材を充填した吸着槽と土壌スラリー（泥水）を攪拌する洗浄槽を有し、洗浄槽の内部は槽底側の攪拌部と上側の沈降部に分かれており、泥水が沈降部を通過する間に土壌の粗粒分が沈降分離し、洗浄水が吸着槽に導入されて有害物質が吸着除去されることを特徴とする土壌浄化システム。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材粒子の表面が有害物質を吸着する吸着材によって被覆されていることを特徴とする浄化材。
【請求項２】
排水に含まれる有害物質を吸着する浄化材であって、母材粒子が合成樹脂粒子によって形成されており、排水中に分散可能な請求項１の浄化材。
【請求項３】
合成樹脂製の母材粒子表面が、鉄、酸化鉄、ケイ酸塩、リン酸塩、炭酸塩の何れか１種以上の無機系吸着材によって被覆されている請求項１または２の浄化材。
【請求項４】
平均粒径０.１mm〜１０mmの母材粒子表面が、平均粒径１μm〜１００μmの吸着材微粒子によって被覆されている請求項１〜３の何れかに記載する浄化材。
【請求項５】
母材粒子の融点以上に加熱した無機系吸着材を母材粒子と混合することにより、母材粒子表面を溶融して上記無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
【請求項６】
母材粒子を加熱して粒子表面を溶融させた状態で、無機系吸着材を塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
【請求項７】
母材粒子表面を溶剤で溶解した状態で無機系吸着材を塗布、散布、または混合し、あるいは無機系吸着材を溶剤と共に母材粒子に塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
【請求項８】
母材粒子表面に接着剤を塗布して無機系吸着材を塗布、散布、または混合し、あるいは無機系吸着材を接着剤と共に母材粒子に塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
【請求項９】
排水を請求項１〜４の何れかに記載する浄化材に接触させ、排水に含まれる有害物質を浄化材に吸着させて除去することを特徴とする有害物質の浄化方法。
【請求項１０】
排水に請求項１〜４の何れかに記載する浄化材を混合し、あるいは上記浄化材が充填された処理槽に排水を通じることによって、排水に含まれる有害物質を浄化材に吸着させて除去する有害物質の浄化方法。
【請求項１１】
排水が汚染土壌の洗浄排水であり、土壌に含まれる汚染有害物質を浄化材に吸着させて除去する請求項９または１０の浄化方法。
【請求項１２】
土壌を攪拌洗浄する槽と、母材粒子表面が吸着材で被覆された浄化材を収容した吸着槽とを備え、洗浄槽から抜き出された洗浄水が吸着槽に導入されて槽内を通過する間に浄化される洗浄経路が形成されていることを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項１３】
土壌の攪拌洗浄槽の上部に、母材粒子表面が吸着材で被覆された浄化材を収容した吸着槽が設けられており、吸着槽の底部は開口して洗浄槽と一体に形成されており、洗浄槽内の洗浄水が吸着槽内を通過して流れることを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項１４】
洗浄槽内が下側の攪拌部と槽内中央の土壌スラリー沈降部に区画されており、攪拌部と沈降部の間には槽底中央に向かって傾斜するフードが設けられており、土壌スラリーの攪拌によって洗浄水と共に上方の沈降部に流入した土壌粒子はフードに沿って攪拌部に沈降し、洗浄水は吸着槽に導かれる請求項１２または１３の土壌浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水等に含まれる有害物質の除去効果に優れ、処理方法が容易で低コストで汚染土壌等を処理することができる浄化材とその製造方法、およびこの浄化材を用いた浄化方法と浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境規制の強化に伴い、市街地や工業用地において重金属類や揮発性有機化合物等の有害物質による土壌・地下水汚染の対策として、土壌・地下水の浄化法が多数報告されている。揮発性有機化合物による地下水汚染については、揚水ばっ気法などの手法が多数実施されており、汚染土壌については鉄系材料と土壌との混合処理や微生物による分解処理などの実施例が報告されている。
【０００３】
重金属類による地下水汚染については工業排水処理などで適用されている凝集沈殿法や吸着法が実施されているが、汚染土壌については不溶化処理法による多くの実例があるものの、浄化処理方法としては掘削除去以外の実例は少ない。現行の土壌汚染対策法では汚染土壌中から汚染物質を除去しない限り浄化とは認められないことから、土壌の不溶化では不十分であり、土壌中から有害汚染物質を抽出して除去する方法が望まれる。
【０００４】
現在適用されている排水中（汚染地下水を含む）の重金属を除去する方法は有害物質の種類によって異なるが、有害物質を水酸化物や硫化物などの難溶性塩として沈殿除去する凝集沈殿法と、イオン状態のままイオン交換樹脂や活性炭などの吸着剤で処理する吸着法とに大きく分かれる。
【０００５】
凝集沈殿法は比較的低コストで多量の排水を処理でさる利点を有しているが、スラッジが発生するためにその後処理が必要になる。一方、イオン交換樹脂等による吸着法は樹脂や吸着材のコストが高く、大規模な排水処理には適さない。また、地下水汚染等のように低濃度で多量の排水処理が必要な場合、凝集沈毅法では排水に薬剤を添加することから有害物質を除去した処理水であっても再度地中へ戻すことが難しい。
【０００６】
重金属類による土壌汚染についての浄化法としては、汚染土壌を土壌粒子径の違いによる汚染濃度の差を利用した分級洗浄法が知られている。この方法は振動締い等の物理的な分級手段によって土壌を砂分（粒径７５μｍ以上）と細粒分に分級して洗浄する方法であるが、関東ロームなどのように細粒分が多い土壌では、細粒分の洗浄が難しく、最終処分場への搬出量が多くなるため一般に適用が因難である。
【０００７】
また、鉄粉等を充填した槽に排水を通水して処理する装置において、充填層底部に磁石を配置することによって鉄粉の流出を防止した装置が知られているが（特許文献１）、磁石表面が鉄粉によって覆われた後は、磁石による鉄粉に対する吸着効果が低下するので、次第に鉄粉が流出するようになり、装置の目詰まりを十分に防止することができない。そこで、鉄や酸化鉄等の金属系粒子を活性炭やゼオライト等の無機材料粒子と共に熱可塑性樹脂によって結合してなる環境浄化材が知られている（特許文献２）。この浄化材は樹脂の結合によって３次元的な多孔質構造を有するようにしたもであるが、空孔部分には鉄粉などが存在しないので汚染を吸着する効果が限られる。また、細粒分を多く含む汚染土壌の浄化に用いると、土壌粒子が空孔部分に入り込んで目詰りを生じ、処理効果が大幅に低下すると云う問題がある。
【０００８】
さらに、金属鉄または酸化鉄を主成分とする鉄系微粉末を粒径１mm以上に成型した環境浄化材が知られている（特許文献３）。しかし、この浄化材は浄化作用に寄与する粒子表面の鉄系微粉末の量よりも、粒状に成型するための使用する量が多くなる点、鉄系微粉末を還元雰囲気で５００℃以上に加熱して焼結させるために複雑で大型化の成型装置が必要である点、浄化材粒子全体が鉄系材料であるために比重が比較的大きく、処理システム全体の重量が嵩むなどの問題がある。
【０００９】
また、上記浄化材に類似した構造の機能性粒子として、樹脂粒子の表面に微粉を接着したものが従来から知られている。例えば、発泡樹脂粒子の表面に接着剤を介して金属粉または炭素粉を被覆し、この発泡粒子どうしを結合した構造の成形体（特許文献４）、あるいは、熱可塑性樹脂からなる予備発泡粒子の表面に機能性粉体を展着させた機能性発泡粒子が知られている（特許文献５）。しかし、これらの発泡性粒子は軽量導電材料、軽量磁性材料、吸湿材料、あるいは建築材料や内装材料として用いられるものであり、汚染浄化材ではない。このため、発泡粒子どうしを結合した構造の成形体では粒子が個々に分散したものに比べて通水性が低く、従来の多孔質構造の浄化材と同様に、細粒分を多く含む汚染土壌の浄化に用いると、土壌粒子が空孔部分に入り込んで目詰りを生じ、処理効果が大幅に低下すると云う問題がある。
【特許文献１】特開平９−２６２５９２号公報
【特許文献２】特許第３２０４９８２号公報
【特許文献３】特開２００４−７６０２７号公報
【特許文献４】特開平０７−３１４４３９号公報
【特許文献５】特開２００４−１８７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来の浄化材および浄化装置における上記問題を解決したものであり、排水等に含まれる有害物質に対する吸着性に優れ、さらに母材材料としてリサイクル品等を使用することによって容易に低コスト化が可能であり、軽量かつ低融点であるため容易に製造することができ、また、これまで困難と考えられてきた細粒分を多く含む汚染土壌についても使用することができる浄化材とその製造法および処理方法、並び洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば以下の構成からなる浄化材とその製造方法が提供される。
（１）母材粒子の表面が有害物質を吸着する吸着材によって被覆されていることを特徴とする浄化材。
（２）排水に含まれる有害物質を吸着する浄化材であって、母材粒子が合成樹脂粒子によって形成されており、排水中に分散可能な上記(1)の浄化材。
（３）合成樹脂製の母材粒子表面が、鉄、酸化鉄、ケイ酸塩、リン酸塩、炭酸塩の何れか１種以上の無機系吸着材によって被覆されている上記(1)または(2)の浄化材。
（４）平均粒径０.１mm〜１０mmの母材粒子表面が、平均粒径１μm〜１００μmの吸着材微粒子によって被覆されている上記(1)〜(3)の何れかに記載する浄化材。
（５）母材粒子の融点以上に加熱した無機系吸着材を母材粒子と混合することにより、母材粒子表面を溶融して上記無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
（６）母材粒子を加熱して粒子表面を溶融させた状態で、無機系吸着材を塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
（７）母材粒子表面を溶剤で溶解した状態で無機系吸着材を塗布、散布、または混合し、あるいは無機系吸着材を溶剤と共に母材粒子に塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
（８）母材粒子表面に接着剤を塗布して無機系吸着材を塗布、散布、または混合し、あるいは無機系吸着材を接着剤と共に母材粒子に塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させ、母材粒子表面が無機系吸着材で被覆された浄化材を製造する方法。
【００１２】
また、本発明によれば上記浄化材を用いた以下の構成からなる浄化方法および浄化装置が提供される。
（９）排水を上記(1)〜(4)の何れかに記載する浄化材に接触させ、排水に含まれる有害物質を浄化材に吸着させて除去することを特徴とする有害物質の浄化方法。
（１０）排水に上記(1)〜(4)の何れかに記載する浄化材を混合し、あるいは上記浄化材が充填された処理槽に排水を通じることによって、排水に含まれる有害物質を浄化材に吸着させて除去する有害物質の浄化方法。
（１１）排水が汚染土壌の洗浄排水であり、土壌に含まれる汚染有害物質を浄化材に吸着させて除去する上記(9)または(10)の浄化方法。
（１２）土壌を攪拌洗浄する槽と、母材粒子表面が吸着材で被覆された浄化材を収容した吸着槽とを備え、洗浄槽から抜き出された洗浄水が吸着槽に導入されて槽内を通過する間に浄化される洗浄経路が形成されていることを特徴とする土壌浄化装置。
（１３）土壌の攪拌洗浄槽の上部に、母材粒子表面が吸着材で被覆された浄化材を収容した吸着槽が設けられており、吸着槽の底部は開口して洗浄槽と一体に形成されており、洗浄槽内の洗浄水が吸着槽内を通過して流れることを特徴とする土壌浄化装置。
（１４）洗浄槽内が下側の攪拌部と槽内中央の土壌スラリー沈降部に区画されており、攪拌部と沈降部の間には槽底中央に向かって傾斜するフードが設けられており、土壌スラリーの攪拌によって洗浄水と共に上方の沈降部に流入した土壌粒子はフードに沿って攪拌部に沈降し、洗浄水は吸着槽に導かれる上記(12)または(13)の土壌浄化装置。
【００１３】
〔具体的な説明〕
本発明の浄化材は、母材粒子の表面が有害物質を吸着する吸着材によって被覆されていることを特徴とする浄化材である。好ましくは、排水に含まれる有害物質を吸着する浄化材であって、母材粒子が合成樹脂粒子によって形成されており、排水中に分散可能な浄化材である。
【００１４】
母材粒子としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル（これらの発泡性樹脂を含む）、およびワックス（パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス）のいずれかの熱可塑性樹脂の１種以上を使用することができる。このような合成樹脂製の粒子を母材に用いることによって、排水に接触させたときに底部に沈降せず、排水中に浮遊ないし分散して高い吸着効果を示す軽量な浄化材を得ることができる。また、このような軽量浄化材は排水中に分散するので、浄化材粒子の隙間に土壌粒子が入り込んで目詰りを生じるなどの問題を生じない。一方、この浄化材を槽底に設置する場合には、ネットや多孔板など通液性の良い部材で押さえて固定すればよい。
【００１５】
合成樹脂製の母材粒子表面を被覆する吸着材は、鉄、酸化鉄、ケイ酸塩、リン酸塩、炭酸塩の何れか１種以上の無機系吸着材を用いることができる。吸着材の量は粒子表面を覆う程度であれば良く、例えば、母材粒子１重量部に対して吸着材の重量が０.０５〜５０重量部であれば良い。なお、より具体的には、上記母材粒子が発泡性樹脂の場合は吸着材の量は１〜５０重量部がよく、母材粒子が非発泡性樹脂の場合には吸着材の量は０.０５〜１重量部が好ましい。
【００１６】
浄化材の形状および大きさは特に限定されないが、一般的には、平均粒径０.１mm〜１０mmの球状粒子ないしペレット状粒子であれば良い。この大きさの粒子は汎用性が高いので好ましい。また、母材粒子表面を覆う吸着材の大きさは、排水との接触面積が大きくなるように平均粒径１μm〜１００μmの微粒子が好ましい。
【００１７】
本発明の浄化材は母材粒子表面が鉄粉や酸化鉄粉などの吸着材によって覆われているので排水等との接触面積が大きく、従って有害物質を吸着する効果が高い。また、合成樹脂製粒子を母材にしているので軽量であり、従って、装置を軽量化でき、単位重量あたりの吸着材の表面積が大きいので吸着効果が優れる。さらに、浄化材粒子が排水中で分散可能であるので、この浄化材を槽内に充填した場合でも浄化材が相互に離れるので目詰まりを生じることがなく通液性に優れる。また、浄化材が充填部分の下部に沈降せず、充填部分の全体に分散するので、汚染排水が側方に流れる場合でも汚染排水の全体が均一に浄化材に接触し、高い浄化効果を得ることができる。さらに、適切な吸着材を選択することによって、六価クロム、カドミウム、セレン、ヒ素、鉛、フッ素、ホウ素、シアン、水銀などの有害重金属や揮発性有機化合物を効果的に吸着して除去することができる。
【００１８】
本発明の浄化材は以下の方法によって製造することができる。各製造方法を図１〜図３に示す。
〔加熱接合法〕
無機系吸着材の粒径より大きい母材粒子を用い、母材をその粒径より小さい篩に載せ、一方、無機系吸着材を母材の融点より１０℃〜５０℃高い温度に加熱し、篩の上の母材粒子に、加熱した無機系吸着材を混合し、または塗布ないし散布し、母材粒子表面に接触する吸着材の熱で母材粒子表面を溶解して吸着材を母材粒子表面に接合する。あるいは、母材粒子を加熱して粒子表面を溶融させた状態にし、これに無機系吸着材を混合し、あるいは塗布ないし散布しても良い。無機系吸着材の混合量は、無機系吸着材の粒度と母材粒度の比率によって異なるが、母材粒子表面に被覆する量の概ね１０倍量以上であれば良い（図１参照）。
【００１９】
〔溶剤接合法〕
母材粒子表面を溶剤で溶解した状態で無機系吸着材を塗布、散布、または混合し、あるいは無機系吸着材を溶剤と共に母材粒子に塗布、散布、または混合することによって、母材粒子表面に無機系吸着材を接合させる。母材粒子表面を溶解する溶剤としては、例えば、ポリスチレン樹脂の揚合であればアセトン、トルエン、リモネンなどを用いることができる。母材粒子に無機系吸着材を加えて全体を攪拌し混合すると良い。無機系吸着材と溶剤の混合比率は無機系吸着材および溶剤の比重によって異なるが５〜５０重量％が適当である（図２参照）。
【００２０】
吸着材を母材粒子と攪拌混合し、母材粒子表面に吸着材が十分に接触した後、混合状態のまま加熱乾燥し、溶剤を揮発させて接合反応を停止させる。接合反応の停止方法としてはこの他に混合物を水またはアルコール溶液中に浸漬させて母材粒子と接合していない無機系吸着材を母材粒子から分離する方法でも良い。
【００２１】
〔樹脂接合法〕
母材粒子を入れた容器内に合成樹脂接着剤を添加して良く攪拌し、混合して母材粒子表面に合成樹脂接着剤を被覆させる。接着剤の被覆が完了した母材粒子、無機系吸着材を塗布、散布、または混合し、均一に攪拌して母材粒子表面に無機系吸着剤を接合させる。あるいは無機系吸着材を接着剤と共に母材粒子に塗布、散布、または混合することによって母材粒子表面に無機系吸着材を接合させても良い（図３参照）。
【００２２】
本発明の浄化材を用いた浄化方法を以下に説明する。
〔排水中の有害物質の浄化方法〕
本発明の浄化材を用いて排水中の有害物質を除去する方法の一例を図４に示す。図示するように、浄化材１０をその粒子径よりも小さい目開きのフィルター内１１に充填し、この浄化材充填カラム１２に排水を通水し、排水に含まれる有害物質を浄化材１０に吸着させて排水から除去する。通水速度は吸着材の性能によって異なるが、概ね、排水が浄化材充填カラム内に１分以上、好ましくは５分以上滞留する速度が好ましい。浄化材１０はカラム内部でフィルター１１によって固定されており、外部には流出しないが、フィルター内部の空間を浄化材の充填量よりもやや大きく形成し、浄化材１０がフィルター内部を移動するようにしても良い。排水の通水方向はカラム１２の上部または下部の何れから導入しても良く、また、上記カラム１２を水平に設置しても良い。地下水に含まれる有害物質を浄化するには、地中に溝を掘ってその中に上記カラム１２を充填する方法でも良い。
【００２３】
〔土壌洗浄水の浄化方法〕
土壌洗浄水を上記浄化材充填カラムに通水することによって有害物質を除去することができる。この場合、土壌中の粗粒分が浄化材に接触すると浄化材表面の吸着材が剥離する懸念があるので、土壌洗浄水から１００μｍ以上の土壌粒子を除去した後に上記浄化材カラムに通水するのが好ましい。粗粒分を分級する方法としては、シックナーによる沈降分離法の他に、土壌洗浄水を目開き１００μｍ以下の篩に通水して粗粒分を分離する方法やサイクロンで分離する方法でも良い。
【００２４】
土壌中の有害物質を除去する方法の一例を図５に示す。図示するように、汚染土壌２１を洗浄槽２０に入れ、洗浄水と共に攪拌して泥水のスラリー２２にする。必要に応じて中和処理した後に、この泥水２２を浄化槽２３に導入する。浄化槽２３は沈降分離槽２４の上部に吸着槽２５が設けられており、下側の沈降槽２４と上側の吸着槽２５が一体に開口した構造を有している。吸着槽２５は図４のカラムと同様の構造を有しており、内部に本発明の浄化材１０が充填されている。槽底から導入した泥水２２が沈降槽２４を上昇する間に、泥水に含まれている粗粒分は槽底に沈降し、一方、泥水２２は上方に向かって流れ、吸着槽２５を通過する間に泥水２２に含まれている有害物質が浄化材１０に吸着される。吸着槽２５を通過することによって泥水２２は浄化されて外部に排出される。この浄化水は必要に応じて沈降分離槽２４に戻して循環使用しても良い。
【００２５】
〔土壌浄化装置〕
上記浄化材を用いた土壌浄化装置を図６、図７に示す。
図６に示す土壌浄化装置（分離型）は、土壌を攪拌洗浄する槽３０と、母材粒子表面が吸着材で被覆された本発明の浄化材１０を収容した吸着槽３１が分離して設けられており、洗浄槽３０と吸着槽３１が管路３２によって接続された構造の浄化装置である。管路３２は洗浄槽３０の上部からオーバーフローした洗浄水を吸着槽３１に導き、吸着槽内を通過した後に洗浄槽３０の底部に戻る洗浄経路３２を形成している。
【００２６】
図７に示す土壌浄化装置（一体型）は、土壌の攪拌洗浄槽３０の上部に本発明の浄化材１０を収容した吸着槽３１を一体に設けた構造の浄化装置である。吸着槽３１の底部は開口して洗浄槽２０と一体に形成されており、洗浄槽内の洗浄水が吸着槽３１を通過して流れ、吸着槽３１の上端からオーバフローして槽外に流れる。図示する例では、オーバーフローして槽外に流れた洗浄水を洗浄槽３０の槽底に戻す管路３２が設けられている。
【００２７】
図６および図７に示す土壌浄化装置において、好ましくは、洗浄槽３０の内部は、下側の攪拌部３３と槽中央の沈降部３４とに区画されており、攪拌部３３と沈降部３４の間には槽底中央に向かって傾斜するフード３５が設けられている。該フード３５の中央は開口しており、さらに攪拌手段３６が設けられている。
【００２８】
汚染土壌の泥水は槽下側の攪拌部３３に供給され、攪拌手段３６によって攪拌される。攪拌された泥水の粗粒分はフード３５の下方を循環して流れるが、土壌粒子が洗浄水と共にフード中央の開口を通じて上方の沈降部３４に流入しても、攪拌流はフード３５によって抑えられ、沈降部３４に流入しないので土壌粒子は次第にフード３５に沿って沈降し、フード開口部を通じて攪拌部に流下する。このように、吸着槽３１に粗粒な土壌粒子が流入しないので、浄化材の吸着材が損傷されず、浄化性能を長期間安定に維持することができる。
【００２９】
沈降部３４を通過した洗浄水は吸着槽３１に導かれる。具体的には、図６の装置では、洗浄槽上部の沈降部３４から流れ出た洗浄水は管路３２を通じて吸着槽３１に導かれ、吸着槽内を通過する間に洗浄水に含まれる有害物質が浄化材１０に吸着されて洗浄水から除去される。浄化された洗浄水は管路を通じて洗浄槽３０に戻され、再び洗浄に使用される。また、図７の装置では、洗浄水は沈降部３４を経て上方に流れ、そのまま吸着槽を通過して槽外に流れる。この吸着槽内を通過する間に洗浄水に含まれる有害物質が浄化材１０に吸着されて洗浄水から除去される。一方、攪拌部の槽底に溜まった泥水は排出口を通じて槽外に排出される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の浄化材は、表面が吸着材で覆われているので有害物質の吸着効果が高く、軽量であるので装置を軽量化でき、単位重量あたりの吸着材の面積が大きいので吸着効果が優れる。さらに、排水中で分散しやすいので浄化材相互間の目詰まりを生じることがなく、通液性に優れる。また、本発明の土壌浄化装置は、上記浄化材を充填した吸着槽に土壌洗浄水を通水して洗浄水に含まれる土壌汚染物質を吸着させるので、優れた浄化効果が得られる。さらに、洗浄水が沈降部を通過する間に、洗浄水中の土壌粗粒分が沈澱して分離されるので、吸着槽に土壌粗粒子が流入せず、浄化性能を安定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施例によって具体的に示す。
【実施例１】
【００３２】
以下の加熱法、溶解法、接着法によっておのおの本発明の浄化材を製造した。各浄化材は何れも六価クロムなどの汚染有害物質に対して優れた浄化効果を有するものであった。
（加熱法）
粒径３〜４mmのパラフィン８５ｇを目開き０.１mmの篩に入れ、その上方から１００℃に加熱した平均粒径６５μmの鉄粉をパラフィン粒子に散布した。パラフィン粒子の表面が鉄粉によって十分に被覆された後に篩を振動してパラフィンに付着しなかった鉄粉を篩から落とした。この方法によってパラフィン粒子に鉄粉１０ｇを付着させた浄化材（母材パラフィン粒子と鉄粉の重量比０.１２）を得た。
（溶解法）
平均粒径６５μmの鉄粉にアセトンを加え攪拌した。次いで、アセトンで湿った鉄粉の中に粒径約３mmのスチロールペレット１００ｇを攪拌混合した。混合終了後、１００℃に加温した乾燥機中に混合物を入れてアセトンを揮発除去し、その後、目開さ１mmの篩いで鉄粉が被覆されたスチロ−ルペレットと鉄粉とを分離した。この方法によって、スチロ−ルペレット粒子表面に鉄粉８０ｇが付着した浄化材（母材粒子と鉄粉の重量比０.８）を得た。
（接着法）
粒径１mm、４mm、７mmの発泡ポリスチレンビーズにそれぞれ酢酸ビニル系接着剤を塗布し、その後、鉄粉を添加して攪拌混合した。酢酸ビニル樹脂が硬化した後、目開き１mmの篩に入れて鉄粉が被覆された発泡ポリスチレンビーズと鉄粉とを分離した。この方法によって、発泡ポリスチレンビーズの表面に鉄粉が付着した浄化材を得た。各浄化材の母材粒子と鉄粉の重量比は、平均粒径１mmの浄化材では２０、平均粒径４mmの浄化材では１５、平均粒径７mmの浄化材では６である。
【実施例２】
【００３３】
図４に示す浄化装置（口径６cm、長さ８cm）を用い、排水中の六価クロム、カドミウム、セレンの浄化試験を行った。この浄化装置には発泡ポリスチレン製の母材粒子表面を鉄粉または酸化鉄で被覆した本発明の浄化材が充填されている（No.１〜No.３）。なお、比較試料として、硅砂の表面を鉄粉で被覆した浄化材を用い、同様の試験を行った（No.４）。この結果を表１に示した。本発明の浄化材を用いたものは、通水後の排水に含まれる六価クロム濃度が環境基準以下に低減され、カドミウム濃度が排水基準以下に低減された。さらに、本発明の浄化材を用いたものは、排水中のセレン濃度を１０％低減することができた。一方、比較試料（No.4）は本発明試料No.１と同レベルの六価クロム汚染のある懸濁水を通水したところ、３分後に珪砂中で目詰りが発生して通水できなかった。
【００３４】
また、比較試料No.５およびNo.６は、原水３００mLに粉末状の吸着材（酸化鉄粉末）１ｇを添加し混合したものであり、吸着処理の後に吸着材を濾過して分離した。固液比（吸着材量／通水量）は本発明試料（No.２、No.３）と同条件とした。この結果に示すように、本発明試料（No.１〜No.３）の通水後の排水中に含まれる汚染物質の濃度は、酸化鉄粉末を排水中に直接投入した場合（No.５〜No.６）と同等以上の浄化性能があり、かつ処理水中から吸着材（酸化鉄粉末）を分離する操作が必要なく、処理操作と処理効果に優れることが確認された。
【００３５】
【表１】
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【実施例３】
【００３６】
図５に示す方法に従って、六価クロム汚染土壌１５０ｇをアルカリリ洗浄液２(L)で３０分間攪拌洗浄を行った。洗浄後、洗浄水と土壌との混合泥水を、本発明の浄化材を上部に充填したカラムの底部に供給し、カラムを通過させて上部の浄化材充填層から抜き出した洗浄液を定流量ポンプで吸引し、再びカラム下部より注入して循環使用した。この通水速度は５０ml/分、循環時間は４０分とした。通水洗浄後、カラムを静置して土壌と洗浄水とを分離し、濃縮泥水を回収し、乾燥させて土壌分析試料とした。土壌の分析結果を表２に、洗浄液の分析結果を表３に示した。また、土壌の粒度分布を図８に示した。
【００３７】
表２に示すように、原土に含まれる六価クロムおよび鉄は、本発明の浄化処理によって、六価クロム溶出量は１／４０以下に減少し、六価クロム含有量は環境省告示１９号で１／２１以下、底質法で１／１３.４以下に減少した。また全クロム含有量は約４／５に低減された。また、表３に示すように、循環浄化前と循環浄化後において、洗浄水中の全クロム濃度は約１／５０に減少し、六価クロム濃度は約１／４０以下に減少した。一方、図８に示すように、洗浄後の土壌の粒度分布は原土とほとんど変わらず、本発明による浄化方法によって汚染土壌の全てが洗浄されて回収されていることが分かる。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
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【実施例４】
【００４０】
実施例３と同様に、六価クロム汚染土壌１５０ｇをアルカリ洗浄液２(L)で３０分間攪拌洗浄を行った後、この洗浄水と土壌との混合泥水を図６に示す浄化装置の攪拌槽３０に導入し、槽内で攪拌した状態のまま定流量ポンプで汲み上げ、浄化材を充填した浄化槽（直径６cm、高さ２０cm：図６の吸着槽）に供給し、槽内を通過した洗浄泥水を再び攪拌槽３０に戻した。この循環通水は洗浄水中の六価クロムがパックテストで検出されなくなるまで行った。
この浄化試験において、浄化槽３１の浄化材として、平均粒径１mmの発泡ポリステレン粒子表面に平均粒径６０μmの鉄粉を被覆した本発明の浄化材を用いた場合（本発明例）と、平均粒径１mmの珪砂と平均粒径６０μmの鉄粉を混合した浄化材を用いた場合（比較例）の二通りの試験を行った。この結果を表４に示した。
【００４１】
表４にに示すように、珪砂と鉄粉の混合した浄化槽（比較例）では濁水状態の汚染水によって浄化槽の目詰まりが生じ、以後の処理が不能になった。一方、本発明の浄化材を用いたものは、通水開始から４０分後にパックテストで六価クロムが検出されなくなった。この浄化終了した泥水をろ過し、ろ液中の六価クロム濃度を公定法で分析したところ、表４に示すように定量下限値未満であった。本試験により、濁水状態の汚染水について、珪砂と鉄粉を混合した浄化材を用いた方法では通水不能になる場合でも、本発明の浄化材を用いれば通水可能であり、優れた浄化処理効果が得られることが確認された。
【００４２】
【表４】
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【実施例５】
【００４３】
図９に示す注水槽４０、浄化材充填槽４１、揚水槽４２を有する浄化装置を用いて六価クロム汚染水の浄化試験を行った。浄化材充填槽４１の大きさは横幅Ｌ＝５cm、高さＨ＝１５cm、奥行きＷ＝３cmである。槽内の浄化充填槽は仕切板４３によって区切られており、この仕切板には孔径０.８５mmのフィルター設けられている。仕切板４３は槽内の上部、中部、下部に設けられており、浄化材はこの仕切板４３に阻まれて注水槽４０および揚水槽４２には流出しないが、汚染水はフィルターを通過して揚水槽から槽外に流出する構造になっており、汚染水は浄化材充填層４１を通過する間に浄化材と接触して六価クロム等の汚染物が吸着されて除去される。本試験では浄化材として、粒径１mmの珪砂と鉄粉を混合したもの（比較試料）と、本発明の発泡ポリスチレン粒子表面に鉄粉を被覆した浄化材粒子（本発明例）を用いた。なお、浄化材の充填時に汚染水は装置内に満たされている条件とし、注水口からの汚染水の通水量は４５ml/分とした。この結果を表５に示した。
【００４４】
珪砂と鉄粉を混合充填した比較例では揚水槽において環境基準を超える六価クロム濃度が通水初期から検出された。これは、珪砂と鉄粉の充填時および充填後に鉄粉が分離して充填槽下部に集積したため、充填槽上部を通過した汚染水に対しては浄化が十分に行われなかったことが原因と考えられる。一方、本発明の浄化材を用いた場合には、母材粒子表面の鉄粉が剥離しないので、浄化材の充填時および充填後の通水中において、充填層の上部から下部まで均等に浄化されるので、浄液効果が高い。
【００４５】
【表５】
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【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】加熱法による浄化材の製造方法を示す工程図
【図２】溶解法による浄化材の製造方法を示す工程図
【図３】接着剤による浄化材の製造方法を示す工程図
【図４】浄化材充填カラムの模式断面図
【図５】汚染土壌の浄化方法を示す工程図
【図６】土壌浄化装置（分離型）の模式的な断面図
【図７】土壌浄化装置（一体型）の模式的な断面図
【図８】実施例３の結果を示すグラフ
【図９】実施例５に用いた浄化装置の模式的な断面図
【符号の説明】
【００４７】
１０−浄化材、２０−洗浄槽、２１−汚染土壌、２２−泥水、２３−浄化槽、２４−沈降槽、２５−吸着槽、３０−洗浄槽、３１−吸着槽、３２−管路、３３−攪拌部、３４−沈降部、３５−フード、４０−注水槽、４１−浄化材充填槽、４２−揚水槽、４３−仕切板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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